本发明属于机械臂控制器领域，并具体公开了一种面向机械臂的分数阶阻抗控制器及其设计方法，其包括步骤：建立机械臂控制器的分数阶阻抗模型；根据机械臂分数阶阻抗控制器传递函数，得到机械臂的幅频特性和相频特性；给定穿越频率和相位裕度，基于频域法引入关于幅频特性和相频特性的设计指标，并通过中间参数，建立起分数阶阶次u与惯性参数、阻尼系数的计算关系；遍历分数阶阶次的取值范围，根据计算关系得到不同u值下控制器的其余参数；进行阶跃响应实验，得到不同控制器参数下的实际接触力，根据实际接触力与参考接触力，得到最优的控制器参数。本发明可直接、迅速地确定分数阶阻抗控制器参数，实现机械臂系统控制所需的响应性能和鲁棒性。